焊接残余应力的消除方法——【焊接工艺】
焊接残余应力的消除方法
焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：尽量减少焊接接头数量相邻焊缝间应保持足够的间距尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝焊缝不要布置在高应力区焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
浅谈焊接残余应力控制措施及消除方法
浅谈焊接残余应力控制措施及消除方法摘要：文章主要阐述了焊接结构在焊接过程中产生的残余应力及应力的消除方法，主要说了焊接残余应力的分布、焊接残余应力施工中的控制、焊后消除焊接应力的方法。
关键词：焊接残余应力控制措施消除方法前言随着焊接技术的迅速发展，在短短的几十年中焊接已是工业技术中的重要方法之一。
如建筑钢结构、压力容器、船舶、车辆等中几乎全部用焊接代替了铆接。
部分过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯也改成了焊接结构，焊接技术不仅大大减化了生产工艺，而且还降低了很多成本。
但是实际焊接中也存在不少问题，如焊接的内应力、焊接结构的变形、焊接结构的脆性断裂、焊接结构的疲劳强度等都直接影响着焊接的质量。
本文就对焊接残余应力进行具体分析。
一、焊接残余应力的分布在厚度不大（δ<15-20mm）的常规焊接结构中，残余应力基本上是双轴向的，厚度方向上的应力很小。
只有的大厚度的焊接结构中，厚度方向的应力才比较大。
焊接应力分别有焊缝方向的纵向应力、垂直焊缝方向的横向应力和厚度方向的应力。
二、焊接残余应力施工中的控制在焊接过程中采用一些简单的工艺措施往往可以调节内应力，降低残余内应力的峰值，避免在大面积内产生较大的拉应力，并使内应力分布更为合理。
这些措施不但可以降低残余应力，而且也可以降低焊接过程中的内应力。
因此有利于消除焊接裂纹。
现在把这些措施分述于后：1、采用合理的焊接顺序和方向尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。
如带盖板的双工字钢构件，应先焊盖板的对接焊缝，后焊盖板和工字钢之间的角焊缝，使对接焊缝能自由收缩，从而减少内应力。
先焊工作时受力较大的焊缝，如在工地焊接梁的接头时，应先留出一段翼缘角焊缝最后焊接，先焊受力最大的翼缘对接焊缝，然后焊接腹板对接焊缝，最后再焊接翼缘角焊缝。
这样的焊接次序可以使受力较大的翼缘焊缝预先承受压应力，而腹板则为拉应力。
翼缘角焊缝留在最后焊接，则可使腹板有一定的收缩余地，同时也可以在焊接翼缘板对接焊缝时采取反变形措施，防止产生角变形。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。
通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。
5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。
通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。
［参考文献］[1]雷相波.虚拟装配的3D空间动作路径方法研究[J].电脑编程技巧与维护，2019（12）：79-80.[2]田富君，田锡天，耿俊浩，等.基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究[J].中国机械工程，2011，22（15）：1810-1814.[3]邵毅，余剑峰，李原，等.基于VMap的装配路径规划研究与实现[J].西北工业大学学报，2001，19（1）：118-121.[4]SUN J K,YANG C Y,QIU H H.Assembly Process PlanningBased on Tri-dimensional Visual Platform[J].Applied Mechanics and Meterials,2014,644/645/646/647/648/649/ 650:4805-4808.[5]徐丽英.基于CATIA V5平台模型装配过程中的干涉分析[C]//大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年年会论文集，2007：161-169.[6]杨家军，苏昭群，张明丽，等.基于虚拟现实技术的机构干涉分析[J].湖北工业大学学报，2010，25（4）：1-3.[7]穆塔里夫·阿赫迈德，张年松，郑力.加工中心虚拟装配建模及装配干涉研究[J].现代制造工程，2002（9）：14-16.[8]郑轶，宁汝新，刘检华，等.交互式虚拟装配路径规划及优选方法研究[J].中国机械工程，2006，17（11）：1153-1156. [9]刘检华，宁汝新，万毕乐，等.面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究[J].系统仿真学报，2007，19（9）：2003-2007.[10]刘检华，宁汝新，姚珺，等.面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（4）：498-502.收稿日期：2018-05-17作者简介：王秋阳（1985—），女，湖北襄阳人，硕士，工程师，主管设计师，研究方向：发动机总体结构设计。
焊接的应力如何消除
焊接的应力如何消除
一、减小焊接残余应力的措施
一般来说,可以从设计和工艺两方面着手：
1．设计措施：
①尽可能减少焊缝数量；②合理布置焊缝；③采用刚性较小的接头形式; 2．工艺措施：
（1）采用合理的装配和焊接顺序及方向①钢板拼接焊缝的焊接；②同时存在收缩量大和收缩量小的焊缝时,应先焊收缩量大的焊缝；③对工作时受力较大的焊缝应先焊；④平面交叉焊缝的焊接;
（2）缩小焊接区与结构整体之间的温差预热法、冷焊法
（3）加热“减应区”法
（4）降低接头局部的拘束度
5锤击焊缝
二、消除焊接残余应力的方法：
1．热处理法热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的,同时热处理还可以改善接头的性能; 1整体热处理整体炉内热处理、整体腔内热处理整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围;保温时间根据板厚确定,一般按每毫米板厚1~2 min
计算,但最短不小于30 min,最长不超过3h; 碳钢及中、低合金钢：加热温度为580~680℃；铸铁：加热温度为600~650℃; 2局部热处理局部热处理只能降低残余应力峰值,不能完全消除残余应力;加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等,消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关;
2．加载法加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力,使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形,与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分,达到松驰应力的目的;
1机械拉伸法 2温差拉伸法 3振动法。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
焊接残余应力产生原因分析及消除方法作者：毛晓朋房继坤来源：《中国科技博览》2019年第04期[摘要]焊接残余应力是指在焊接后，无外力作用下，存在于工件内部并实现互相平衡的内应力。
机械加工和强化工艺都能引起残余应力，如焊接、冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压和金属热处理等。
残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，会因残余应力而发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
基于此，本文主要对焊接残余应力产生原因分析及消除方法进行了简要的分析，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
[关键词]焊接残余应力；产生原因；消除方法中图分类号：J62.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0245-01引言焊接工艺是工业制造加工与设备安装中不可或缺的工艺技术，在工业制造加工与设备安装施工中占据重要地位。
随着社会经济的不断发展以及生产加工技术的不断创新，焊接逐渐呈现出高精度、大规模、高标准的发展态势。
对此，在焊接过程中，如何实现焊接应力与焊接变形的有效控制成为相关工作人员关注与研究的重点。
1焊接残余应力概述焊接作为船舶制造业的重要组成工艺，是运用加热等方式，将构件通过焊丝不可拆除地连接在一起的加工工艺。
由于瞬时高热量，构件在焊接过程中和焊接后将产生相当大的残余应力和变形，不但可能引起焊缝完全断裂，还会使船体结构强度变低。
所以，了解焊接残余应力的作用规律，懂得焊接残余应力的消除方法对船舶的设计建造有着重要意义。
焊接残余应力和变形是指随焊接热过程和冷却过程焊接材料和焊接结构随体积变化而出现相应变化的内应力和变形，焊接应力一般有以下三种：（1）纵向残余应力（平行于焊缝方向）。
焊缝中部为高的拉伸应力，其峰值可以达到屈服极限，而焊缝两端引弧和熄弧为下降的压缩应力。
（2）横向残余应力（垂直焊缝方向），是由焊缝及其附近塑性变形区纵向收缩引起的焊接残余应力以及焊缝及其附近塑性变形区收缩的不同时性所引起的残余应力的综合。
焊接件消除应力的方法
焊接件消除应力的方法焊接是一种常见的金属连接方法，但在焊接过程中会产生应力，这些应力可能会导致焊接件出现变形、裂纹等问题。
为了消除这些应力，需要采取一些方法来处理。
本文将介绍几种常用的焊接件消除应力的方法。
1. 预热和后热处理：预热是指在焊接前将焊接件加热至一定温度，以提高焊接材料的延展性，减少应力产生。
后热处理是指在焊接后将焊接件再次加热至一定温度，并保持一段时间，使焊接材料的组织得到调整和稳定，消除应力。
这两种热处理方法可根据不同材料和焊接件的要求进行选择和操作。
2. 冷却速度控制：焊接时产生的热量会导致焊接件快速冷却，从而产生应力。
合理控制冷却速度可以有效减少应力的产生。
一种常用的方法是采用缓慢冷却的方式，即在焊接完成后，将焊接件放置在适当的环境中自然冷却，避免突然冷却引起的应力集中。
3. 退火处理：退火是一种通过加热和冷却的方式来减轻焊接件应力的方法。
退火的目的是通过改变焊接材料的组织结构，使其达到均匀、稳定的状态，从而消除应力。
退火处理的温度和时间需要根据具体焊接材料和焊接件的要求进行确定。
4. 换向焊接：换向焊接是一种将焊接方向交替进行的方法，可以减少焊接件上的应力集中。
通过交替的焊接方向，可以使应力分散到整个焊接区域，减少焊接件的变形和应力集中现象。
5. 压力焊接：压力焊接是一种在焊接过程中施加压力的方法，可以有效减少应力的产生。
通过施加合适的压力，可以使焊接件在焊接过程中保持形状稳定，减少变形和应力集中。
6. 选择合适的焊接参数：焊接参数的选择会直接影响焊接件的质量和应力情况。
合理选择焊接电流、焊接速度、焊接角度等参数，可以减少应力的产生。
不同焊接材料和焊接方式都有相应的最佳参数范围，需要根据具体情况进行调整。
7. 辅助加热和热处理：对于大型或复杂结构的焊接件，可以采用辅助加热和热处理的方法来消除应力。
通过在焊接过程中对焊接区域进行局部加热，可以使焊接件的温度分布更加均匀，减少应力的产生。
焊接件去应力退火工艺
焊接件去应力退火工艺焊接件是一种常见的加工零件，其制作过程中会产生应力。
为了降低或消除这些应力，常采用应力退火工艺。
本文将就焊接件去应力退火工艺进行详细介绍。
一、应力退火的概念和目的应力退火是指通过加热和冷却的过程，使焊接件内部的应力得到缓解和消除的工艺。
焊接件在焊接过程中会受到热变形、残余应力等影响，而应力退火则可以使焊接件恢复到正常状态，提高其性能和使用寿命。
二、应力退火的工艺步骤1. 温度升高阶段：将焊接件加热到一定温度，使其达到退火温度区间。
2. 保温阶段：保持焊接件在退火温度区间内一定时间，使内部的应力得到缓解和消除。
3. 温度降低阶段：将焊接件从退火温度区间内冷却至室温，终止退火过程。
三、应力退火的影响因素1. 温度：退火温度的选择直接影响焊接件的应力退火效果。
过高的温度可能导致组织粗化、形状变化等问题，而过低的温度则可能无法达到退火效果。
2. 保温时间：保温时间的长短与焊接件的厚度、材料等因素有关。
一般情况下，焊接件的保温时间应根据实际情况进行合理调整。
3. 冷却速度：退火后焊接件的冷却速度也会对其性能产生影响。
过快的冷却速度可能导致应力重新积累，而过慢的冷却速度则可能导致退火效果不佳。
四、应力退火的效果评估应力退火后的焊接件可以通过以下几个方面来评估其退火效果：1. 组织结构：观察焊接件的显微组织结构，如晶粒尺寸、晶界分布等，来判断应力退火的效果。
2. 力学性能：通过对焊接件进行拉伸、硬度等力学性能测试，来评估退火后的性能变化。
3. 形状和尺寸：退火后焊接件的形状和尺寸是否发生变化，是否达到要求的设计要求。
五、应力退火的注意事项1. 焊接件在进行应力退火前应进行充分的清洁，以避免杂质的影响。
2. 选择合适的退火温度和时间，避免温度过高或保温时间过长导致不必要的损失。
3. 控制好焊接件的冷却速度，避免过快或过慢的冷却速度对退火效果造成影响。
4. 对于大型或复杂的焊接件，应根据实际情况进行分段退火，以确保退火效果的一致性。
减小或消除焊接残余应力的措施
减小或消除焊接残余应力的措施焊接残余应力是指焊接工艺中产生的一种内应力，它是由于瞬间加热和冷却引起的材料体积变化不均匀而产生的。
焊接残余应力可能会导致焊接件变形、裂纹、疲劳等问题，因此减小或消除焊接残余应力是非常重要的。
下面将介绍几种常用的措施。
1. 合理设计焊接结构焊接残余应力的产生与焊接结构的设计有关，因此合理的焊接结构设计是减小或消除焊接残余应力的基础。
在设计焊接结构时，应避免出现大的焊缝长度、焊缝尺寸和焊缝间距，尽量采用对称结构和简化结构，减少焊接接头数量和长度。
此外，合理选择焊接方法和工艺参数也可以减小焊接残余应力。
2. 控制焊接热输入量焊接热输入量是指焊接过程中所输入的热量，它对焊接残余应力的大小有着重要影响。
当焊接热输入量过大时，会加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制焊接热输入量，采用适当的焊接电流和焊接速度，避免过热和过快的焊接。
3. 采用适当的预热和后热处理预热是指在焊接之前对焊接材料进行加热处理，以提高其温度，从而减小焊接残余应力的产生。
预热可以使材料的温度均匀分布，减少焊接过程中的温度梯度，从而减小焊接残余应力。
后热处理是指在焊接完成后对焊接件进行加热或冷却处理，以消除残余应力。
预热和后热处理的温度和时间应根据具体材料和焊接工艺参数进行合理选择。
4. 采用适当的填充材料和焊接方法填充材料的选择和焊接方法的应用也对焊接残余应力的大小有着重要影响。
合适的填充材料可以改变焊接材料的熔化温度和热导率，从而减小焊接残余应力的产生。
而选择适当的焊接方法，如脉冲焊接、激光焊接等，也可以减小焊接残余应力。
5. 控制焊接过程中的冷却速率焊接过程中的冷却速率也会影响焊接残余应力的大小。
当冷却速率过快时，焊接件表面和内部的温度差异会增大，从而加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制冷却速率，避免过快的冷却。
减小或消除焊接残余应力是焊接工艺中非常重要的一项任务。
通过合理设计焊接结构、控制焊接热输入量、采用适当的预热和后热处理、选择合适的填充材料和焊接方法，以及控制焊接过程中的冷却速率，可以有效地减小或消除焊接残余应力，提高焊接件的质量和可靠性。
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焊接残余应力的消除方法
焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：
在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：
焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：
①设计
②焊接工艺
如：
➢尽量减少焊接接头数量
➢相邻焊缝间应保持足够的间距
1
➢尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝
➢焊缝不要布置在高应力区
➢焊前预热等等
四、焊后残余应力的消除方法
消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法
焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，退火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法
2
焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝
区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
另外，焊后要及时锤击，除打底层不宜采用锤击外，其余焊完每一层或每一道都要进行锤击。
锤击铸铁时要避开石墨膨胀温度。
3、振动消除法
振动消除法是利用由偏心轮和变速马达组成的激振器，使焊接结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力的。
如截面为30mm×50mm一侧堆焊的试件，经过σmax＝
128N/mm2和σmin＝5.6N/mm2多次应力循环后，残余应力的变化情况。
当变载荷达到一定数值，经过多次循环加载后，焊接结构中的残余应力逐渐降低。
这种方法所用的设备简单，处理成本低，时间比较短，没有高温回火给金属表面造成的氧化问题，目前在施工中广泛使用。
4、预载消除法
残余应力也可采用机械拉伸法（预载法）来消除或调整，例如对压力
容器可以采用水压试验，也可以在焊缝两侧局部加热到200℃，造成
3。